FRAM存储器技术在汽车高温环境中的应用_技术

众所周知，汽车市场在采纳新技术方面一向是有条不紊地缓步进行。当一项技术趋于成熟时，通常首先是在娱乐和导航系统中使用，之后或许会进入车舱内应用领域。

而这些车舱内的应用并没有暴露在极端温度下。技术发展成熟的最后一步通常才是用于高温的汽车应用。

FRAM存储器技术也在沿着这个轨迹发展。作为各种下一代非易失性存储器中最成熟的技术之一，FRAM以其快速的写入和无限次读写等特性开始在汽车设计领域中崭露头角。该技术的最新发展是成功获得AEC-Q100在-40～+125℃（Grade 1）的标准认证。在这之前，FRAM技术从未达到这一温度范围，这意味着FRAM 技术将可广泛应用于各种核心汽车平台。

获得Grade 1认证的器件可以在125℃高温环境中正常工作，即使施加了各种认证指标之后亦然。器件认证采用指标来模拟系统的工作寿命，这些指标包括高温、高电压、低温、压力、湿度，以及在两个极端条件之间快速切换。要实现这种级别的性能，需要在整个温度范围具有稳定的可靠性。Grade 1认证的要求一向非常严格，对非易失性存储器更提出了额外的要求，它要求非易失性存储器在掉电时也必须在系统的整个生命周期具有数据保持能力。这一点十分具有挑战性，因为高温是数据丢失的主要催化剂，而125℃工作环境更提高了这一门槛。

对于高温汽车应用，工作温度图分为两部分。第一部分是当车辆行驶时，包括引擎、传动和刹车等发热源所产生的温度，这比一般的工业或商业应用要高得多。不过，汽车处于高温下的时间总量只占整个生命周期中的很小的一部分。第二部分是非行驶时。汽车在大部分时间都处于非行驶状态，但仍需要计入数据保持的期限中。在这种情况下，温度范围由室外环境温度决定，故平均温度比行驶时的低得多。

为了让FRAM存储技术能够实现引擎盖下的应用，必需开发出把两部分温度图考虑在内的数据保持规格。第一部分是行驶寿命；第二部分是车辆总体寿命中行驶以外的剩余部分。车辆寿命的高温部分以没有大维修的250 000km的行驶目标为基准。假设平均速度为56km/h，则行驶时间大约只为4400小时。在这期间存在一个行驶的高温图表，其范围从汽车发动时的周围环境温度到+125℃。在某些应用中，可能有一段温度高于这个范围，这个偏移可以忽略不计。图1是一个典型的温度图。

图1 典型的Grade 1温度图

这个模型假定行驶时间为7400小时，而非前面提到的4400小时。考虑到汽车行业对可靠性的要求，这是一个合理的保护范围。在图1中，有大约3500小时在105℃之下、3900小时在105℃及以上，平均温度在103℃左右。为此，FRAM数据保持规格被设定为70℃和105℃之间的5000小时，以及105℃和125℃之间的4500小时。

汽车生命周期的第二部分是非行驶时间。假定大约为14年或125 000小时。汽车在非行驶时处于较低的温度。图2是一个平均温度为38℃的典型温度寿命图。